绿色祖先：科学家解密6亿年水生植物陆地化的过程

（化石网cnfossil.com）据cnBeta：哥廷根大学研究人员对一种与陆地植物关系密切的藻类--Mesotaenium endlicherianum--进行的研究揭示了重要的遗传学见解。通过分析藻类对各种环境条件的反应，生物学家们发现了藻类和陆地植物之间共享的遗传机制，加深了对植物进化和恢复能力的理解。

地球的大部分陆地表面都生长着各种各样的植物，它们构成了陆地上生物量的绝大部分。从纤弱的苔藓到参天大树，植物种类繁多。这种令人惊叹的生物多样性是由于一次致命的进化事件而形成的：植物陆地化。这是指一类藻类（其现代后代仍可在实验室中研究）进化成植物并入侵世界各地陆地的时间点。哥廷根大学的一个研究小组领导了一项对100亿个RNA片段的调查，以确定"枢纽基因"。

研究小组牵头的一个国际研究小组生成了大规模基因表达数据，以研究陆地植物最近的藻类近亲之一--一种名为 Mesotaenium endlicherianum 的不起眼的单细胞藻类--体内的分子网络。他们的研究成果发表在《自然-植物》上。

实验室烧瓶中的内生中苔藻液体样本，即将在无菌条件下与新鲜培养基混合。图片来源：Janine Fürst-Jansen

研究人员利用在哥廷根大学（SAG）藻类培养物保藏中心（Algal Culture Collection）安全保存了 25 年之久的一株内切藻，并利用那里独特的实验装置，将内切藻连续暴露在一系列不同的光照强度和温度下。

哥廷根大学研究员 Janine Fürst-Jansen 说道："我们的研究首先考察了藻类对光和温度的适应能力极限。我们将其置于 8 °C 至 29 °C 的宽温度范围内。当我们根据深入的生理分析观察到广泛的耐温性和耐光性之间的相互作用时，我们感到非常好奇。"

陆地植物的近缘藻类之一--一种名为Mesotaenium endlicherianum的单细胞藻类的显微镜图像（20微米相当于0.02毫米）。图片来源：Tatyana Darienko

研究人员不仅从形态和生理层面研究了藻类的反应，还读取了大约 100 亿个 RNA 片段的信息。研究利用网络分析法同时研究了近两万个基因的共同行为。在这些共享模式中，发现了在协调基因表达以响应各种环境信号方面发挥核心作用的"枢纽基因"。

这种方法不仅为了解藻类基因表达如何针对不同条件进行调控提供了宝贵的见解，而且结合进化分析，还揭示了这些机制是如何成为陆地植物及其藻类亲缘植物的共同机制的。

在哥廷根大学（SAG）的藻类培养物保藏中心（Algal Culture Collection）安全保存了超过 25 年的中叶藻（Mesotaenium endlicherianum）样本。这张图片显示了独特的实验装置，它使研究人员能够将内切藻暴露在连续的不同光照强度和温度范围内。图片来源：Janine Fürst-Jansen

哥廷根大学的扬-德-弗里斯（Jan de Vries）教授说："这项研究的独特之处在于，我们的网络分析可以指出这些藻类中不为人知的整个遗传机制工具箱。当我们观察这些遗传工具箱时，我们发现它们在 6 亿多年的植物和藻类进化过程中是共享的！"

哥廷根大学博士生 Armin Dadras 解释说："我们的分析使我们能够确定哪些基因在各种植物和藻类中相互协作。这就好比发现了哪些音符在不同的歌曲中始终保持和谐。这种洞察力有助于我们发现长期的进化模式，揭示某些基本的基因'音符'是如何在众多植物物种中保持一致的，就像永恒的旋律在不同的音乐流派中产生共鸣一样。"